NL8101526A

NL8101526A - Werkwijze voor de bereiding van tetra-gesubstitueerde cyclopropaanverbindingen en verkregen nieuwe produkten.

Info

Publication number: NL8101526A
Application number: NL8101526A
Authority: NL
Original assignee: Roussel Uclaf
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1981-10-16
Also published as: IT8148116A0; DE3112265A1; CH648821A5; CH651545A5; HU187822B; GB2075497B; DE3112265C2; IT1170845B; FR2479192B1; US4401601A; FR2479192A1; US4501704A; GB2075497A; JPS572238A

Description

* * -1- 813059/Ar/cd

Korte aanduiding; Werkwijze voor de bereiding van tetra-gesubstitueerde cyclopropaanverbindingen en verkregen nieuwe produkten0

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van tetra-gesubstitueerde cyclopropaanverbindingen en verkregen nieuwe produkten·

De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op 5 een weid:wijze voor de bereiding van tetra-gesubstitueerde cyclopro-paanverbindingen met de algemene formule 1 van het formuleblad, waarin Y een groep -CU of -C-QQB, R een waterstofatoom of een alkylgroep met 1-6 koolstofatomen en R.j, Bg, R^ en B^ al dan niet gelijk zijn en elk een al dan niet vertakte alkylgroep met 1-4 koolstofatomen 10 voorstellen, ofwel B^ en Bg of en R^ tezamen met het koolstof-atoom, waaraan ze gebonden zijn, een homocyclische groep met 5-6 koolstofatomen vormen, waarbij de twee substituenten, die geen ring vormen, de eerder genoemde betekenissen bezitten, ofwel B^ en Bg enerzijds en B^ en R^ anderzijds tezamen met het koolstof atoom, 15 waaraan ze gebonden zijn, een homocyclische groep met 5-6 koolstofatomen vormen, welke werkwijze daardoor gekenmerkt is, dat men een sulfon met formule 5 van het formuleblad, waarin Z een aromatische rest voorstelt en B^ en R2 de eerder genoemde betekenissen bezitten, bij lage temperatuur laat reageren met een sterke base in een polair 20 oplosmiddel, dit reaktiemengsel bij lage temperatuur laat reageren met een verbinding met formule 2 van het formuleblad, waarin Y* een groep -GS of «GOOR* voorstelt, waarin B' een alkylgroep met 1-6 koolstofatomen voorstelt, en R^ en R^ de eerder genoemde betekenissen bezitten, onder vorming van een verbinding met formule 4 van het 25 formuleblad als tussenprodukt, deze verbinding met formule 4 in kontakt brengt met een sterke base bij lage temperatuur in een polair oplosmiddel en na verhitting van het reaktiemengsel de verbinding met formule 1A van het formuleblad verkrijgt, waarin itj, Rg» Rj» en Y1 de eerder genoemde betekenissen bezitten, en desgewenst de 50 verbinding met formule 1A hydrolyseert in aanwezigheid van een basisch middel onder vorming van de verbinding met formule 12 van het formuleblad, waarin B^, Eg» en B^ de eerder genoemde betekenissen bezitten· 81 01526 -2- " " ..... I...........

jp

Wanneer in formule 1 Y een groep -SOOS voorstelt, waarin R een alkylgroep is, kan R een methyl-, ethyl-, al dan niet vertakte propyl-, al dan niet vertakte hutyl-, al dan niet vertakte pen-tyl-, of al dan niet vertakte hexylgroep zijn» Yoorts kunnen itj, Rg, 5 R_ en R, al dan niet gelijk zijn en een methyl-, ethyl-, al dan niet 7 4 vertakte propyl- of al dan niet vertakte butylgroep voorstellen, ofwel R,j en Rg of R^ en R^ tezamen met het koolstof atoom, waaraan ze gebonden zijn, een cyclopropyl-, cyclobutyl-, cyclopentyl-of oyclohexylgroep vormen, waarbij de twee subs tituen ten, die geen ^0 ring vormen, de eerder genoemde betekenissen bezitten, ofwel R^ en Rg enerzijds en R^ en R^ anderzijds tezamen met het looistof atoom, waaraan ze gebonden zijn, een cyclopropyl-, cyclobutyl-, eyclopentyl-of oyclohexylgroep vormen®

Re substituent Z van het sulfon met formule 3 is meer in 15 het bijzonder een fenyl-, tolyl- of xylylgroep·

Wanneer in formule 2 Y* een groep -GOOR’ voorstelt, kan R* een methyl-, ethyl-, al dan niet vertakte propyl-, al dan niet vertakte butyl-, al dan niet vertakte pentyl- of al dan niet vertakte hexylgroep voorstellen.

20 · De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een werk wijze voor de bereiding van de eerder beschreven verbindingen met formule 1, waarbij men de als tussenprodukt gevormde verbinding met formule 4 niet isoleert.

Re uitvinding heeft tevens in het bijzonder betrekking op 25 een werkwijze voor de bereiding van de eerder beschreven verbindingen met formule 1, waarbij men uitgaat van verbindingen met formules 2 en 3, waarin de subs tituen ten R-j, Rg, Rj en R^ metbylgroe-pen zijn. <-

Bij voorkeur voert men de werkwijze volgens de uitvinding 30 als volgt uit: de lage temperatuur, waarbij men het sulfon met formule 3 laat reageren en waarbij men het reaktiemengsel met de verbinding met formule 2 laat reageren ligt tuêsen -90 en 0 C? het polaire oplosmiddel, waarin men de bovengenoemde reak-35 ties uitvoert, 'Wordt gekozen uit de groep van dimethylsulfoxyde, dime thoxye thaan, dimethylformamide, tetrahydrofuran, hexamethyl" fosfortriamide, monocyclisehe aromatische koolwaterstoffen, cyclo-alkanen en mengsels van deze oplosmiddelen, de sterke base, waarmee men de verbinding met formule 3 Φ ' laat reageren, wordt gekozen uit de groep van alk alime taal alk anola- 8101526

v I

-3- ten, alkalime taalhydriden, alkalime taalamiden, aryl-lithiumverbin-dingen en alkyl-lithituaverbin&ingen, men brengt de verbinding met formule 4 in kon takt met een ate like base gekozen uit de groep van alkalime taalalkanolatenT alka-5 lime taalhydriden, alkalime taalamiden, aryl-li thiumverbindingen en alkyl-liihiumverbindingen bij een temperatuur tussen -90 en 0°C in een polair oplosmiddel, gekozen uit de groep van de eerder genoemde oplosmiddelen en mengsels daarvan, bet basische middel, dat toegepast wordt bij de hydrolyse 10 vacL verbinding met formule 1A is een alkalimetaalhydroxyde, de hydrolyse van de verbinding met formule 1A wordt uitgevoerd in een met water mengbaar oplosmiddel, in het bijzonder een alkanole

De werkwijze volgens de uitvinding biedt het voordeel, 15 dat men uitgaande van gemakkelijk verkrijgbare reagentia in zeer weinig trappen de tetra-gesubstitueerde cyclopropaancarbonzuurver-bindingen, in het bijzonder de tetramethylcyclopropaancarbonzuren of hun lagere alkylesters kan verkrijgen, die toegepast kunnen worden voor de bereiding van werkzame esters met insecticide-werking.

20 Hiervan kannen bijvoorbeeld genoemd worden de 3-01171 2-methyl 4-0x0 2-eyclopentenylester van 2,2,/itetramethylcyclopropaancarbon-zuur of de 3-alijri 2-me thyl 4-oxo-2-oyclopentenylester van 2,2,3-triae thyl 3-e thylcyclopropaanc arbonzuuro

De eerste trap van de synthese bezit bovendien een bijzonder 25 onverwacht karaktere Het is de vakman η·1· bekend, dat de additie van een sterk gehinderd (groepen fi^ en B^) acrylaat met formule 2 en een eveneens gehinderd (groepen E.j en Eg) sulfon met formule 3 zeer moeilijk uitvoerbaar is#

In tegenstelling tot wat men op het eerste gezicht kon ver-30 wachten, verloopt de reaktie tussen de verbindingen met formules 2 en 3 met een bevredigende opbrengst*

De uitvinding heeft als nieuwe industriële produkten, die in het bijzonder toegepast kunnen worden bij de uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding, tevens betrekking op de tussenpro-35 dukten met formule 4» waarin E-j, Eg, B^, fi^, 2 en Y* de eerder genoemde betekenissen bezitten, en in het bijzonder op methyl-4-para-tolyl-sulfonyl-4,3,3-trimethylpentanoaat en 4-paratolylsulfonyl-4,3» 3“trimethylpentaannitril.

De uitvinding wordt nader toegelicht door de hierna volgen- 8101526 ♦ ®ί> -4- de, niet beperkende voorbeelden*

Voorbeeld I* 2,2,313-te trame thylcyclopropaane arbonzuur·

Trap A: Me thyl-4-paratolylsulfonyl-4,3» 3“trimethylpentanoaat* 3 5 Men mengt 1,737 β p-tolylisopropyIsulfon en 5 cm tetra-

hydrofuran, koelt onder roeren en onder inerte atmosfeer op -30/-40°G

3 en voegt 5 cm van een 1,75 M oplossing van buiyl-lithium in oyclo- 3 hexaan en 5 cm watervrij hexamethylfosfortriamide toe. ïfa 13 min. roeren bij -30/-40°C brengt men dit mengsel in 10 min. in een op 10 -60/-70°C gekoelde oplossing van 1 g methyl-dimethylacrylaat in 5 cm tetrahydrofuran, waarna men 30 min* onder handhaving van deze temperatuur roert. Men giet het mengsel in een ijskoude waterige verzadigde oplossing van mononatriumfosfaat, extraheert met benzeen, droogt, dampt in tot droog onder verminderde druk en verkrijgt 2,81 g 15 ruw produkt. Men onderwerpt het produkt aan ehromatografie op silicium-dioxyde onder toepassing van een mengsel van petroleumether (kooktra-jekt 40-70°C) en ethylether (1-1) als elutiemiddel en verkrijgt 1,5 g produkt met een smeltpunt van 90°C, dat men heikristalliseert in isopropylether* Men verkrijgt 1,125 g zuiver produkt met een smelt-20 punt van 90-92°C* MS spectrum (CDCl^) pieken bij 1,27 ea 1»36 ppm, afkomstig van de waterstofatomen van de methylgroepen op de plaatsen 3 en 45 piek bij 2,88 ppm, afkomstig van de waterstofatomen op de plaats 2; 25 piek bij 3»7 PP&» afkomstig van de waterstofatomen van de methylgroep (ester) j en pieken bij 7,27-7,85 ppm, afkomstig van de aromatische waterstofatomen*

Trap 33: Methyl-2,2,3,3"tetramethylcyclopropaancarboxylaat.

30 Men mengt 0,58 cm^ diis opr opy 1 amine en 2 cm^ tetrahydrofuran, koelt tot -30/-40°C en voegt 2,11 cm^ van een 1,75 M oplossing van butyllithium in cyclohexaan toe. Ha een kontakttijd van 15 min. koelt men tot -60/-70°C en voegt in 10 min. 1,048 g van het in trap A verkregen produkt in 4 cm^ tetrahydrofuran toe en roert nog 10 min. bij 35deze temperatuur. Men laat de temperatuur van het mengsel stijgen tot +20/+25°C. ïïa 1 uur giet men het reaktiemengsel in een ijskoude waterige verzadigde /oplossing van mononatriumfosfaat, extraheert met n-pentaan, droogt, dampt in tot droog onder verminderde druk en verkrijgt 0,749 g ruw produkt* Men onderwerpt het produkt aan chroma-40tografie op siliciumdioxyde onder toepassing van een mengsel van 8101526 -5- petroleumether en ethylether (7/3) als elutiemiddel en verkrijgt 0,293 g van een kleurloze olie (kookpunt 78°C "bij 32 mm Hg)* MMB spectrum (CDGl^) pieken tij 1,18 en 1,25 PI®1» afkomstig van de waterstofatomen van 5 de aan de cyclopropaanring ge tonden mettylgroepen; piek tij 3*62 ppm, afkomstig van de waterstofatomen van de methyl-ester groep*

Trap C: 2,2,3,3"£etramethylcyclopropaancartonzuur.

Men kookt onder krachtig roeren 4,335 8 van het in trap 3 3 10 2 verkregen produkt in 55 car methanol en 25 car 1H natriumhydroxyde-oplossing 24 uur onder terugvloeikoeling* Men extraheert het basische reaktiemengsel tij kamertemperatuur met methyleenchloride om de verontreinigingen te verwijderen en zuurt vervolgens de waterige fase met geconcentreerd zoutzuur aan tot een pH van 1 * Men extra-15 heert met me thyleenchloride, droogt, dampt in tot droog onder verminderde druk en verkrijgt 4» 13 8 ^cuw zuur, dat men herkristalli-seert in isopropylether, waarbij men 3»72 g zuiver produkt met een smeltpunt van 122°C verkrijgt, m spectrum (CBCl^) 20 pieken tij 1,18 en 1,25 ppm, afkomstig van de waterstofatomen van de me thylgroepen*

ïïrap A: 4"f)ara-tolyl-sulfonyl-4,3» 3-trimetylpentaannitril» 3 3 25 Men mengt 1,05 cm diisopropylamine en 4 cm tetrahydrofuran, koelt tot -30°/"40°C en voegt vervolgens 3» 81 cm^ van een 1,75 M oplossing van butylüthium in cyclohexaan toe. Men roert 10 min·, koeltfcot -6o/-70°C en voegt 1,22 g p-tolylisopropylsulfon toe. Ha een kontakttijd van 15 min* giet men het reaktiemengsel onder inerte 30 atmosfeer in 10 min. in een op -6o/-70°G gekoelde oplossing van J 3 0,5 g dimethylacrylonitril in 4 cm tetrahydrofuran. Men roert 30 min.

onder handhaving van de temperatuur op -60/-70°C en giet het mengsel vervolgens in een verzadigde waterige oplossing van mononatriumfos- faat. Men extraheert met benzeen, droogt, dampt in tot droog onder 35 verminderde druk, herkristalliseert het residu in isopropylether en verkrijgt 0,740 g produkt met een smeltpunt van 126°C.

MB. spectrum (CDGl^ pieken tij 1,23 en 1,38 ppm afkomstig van de waterstofatomen van de mettylgroepen op de plaatsen 3 en 4? 8101526 4 K> V> -6- piek bij 3,0 ppm afkomstig van de waterstofatomen op plaats 2; piek bij 2,42 ppm afkomstig van de waterstofatomen van de methyl-groep van de tolylgroepj pieken bij 7»28-7>83 ppm afkomstig van de aromatische waterstofato-5 men» UY-spectrum (ethanol) mar bij 228 nm m 517·

Trap B: 2,2,3,3"Tetramethylcyclopropaancarbonitril.

3 3

Men mengt 2,49 cm diisopropylamine en 5 om tetrahydro-10 furan, roert bij -30/-40°G onder inerte atmosfeer en voegt 9,15 cm^ van een 1,75 M oplossing van butyllithium in cyclohexaan toe. if a een kontakttijd van 10 min. koelt men tot -6o/-70°G en voegt in 5 min. 4»068 g 4-para-tolylsulfonyl-4»3»3-trimethylpentaan-nitril 3 o in 15 cur tetrahydrofuran toe. Men roert 10 min. bij -60/-70 0» laat 15 de temperatuur vervolgens stijgen tot +20/25°C en roert nog 1 uur. Men giet het reaktiemengsel in een ijskoude waterige verzadigde oplossing van mononatriumfosfaat, extraheert met n-pentaan, droogten dampt in tot droog onder verminderde druk, zuivert het produkt door destillatie onder verminderde druk en verkrijgt 1,064 g 20 zuiver produkt (kookpunt bij 12-14 ra Hg - 53-60°C). Sneltpunt: +17°G.

ME spectrum (CBCl^).

pieken bij 1,19 en 1,25 ppm, afkomstig van de waterstofatomen van de methylgroepen; 25 piek bij 0,94 ppm, afkomstig van de waterstof op plaats 1.

Trap C: 2,2,3,3~£etramethyleyclopropaancarbonzuur.

Men kookt 577 mg van het in trap B verkregen produkt in 100 cm^ van een 51 waterige natriumhydroxyde-oplossing en 20 cm^ methanol gedurende 144 uur onder terugvloeikoeling. Ia afkoelen ver-30 wijdert men de verontreiniging door extraktie met methyleenchloride, zuurt de waterige fase aan met- geconcentreerd zoutzuur tot een pH van 1, extraheert met methyleenchloride, droogt, dampt het oplosmiddel onder verminderde druk af en verkrijgt 500 mg produkt met een smeltpunt van 120°C.

-Conclusies- 8101526

Claims

5 E.j, Eg» B^ en E^ al dan niet gelijk zijn en elk een al dan niet vertakte alkylgroep met 1-4 koolstof atomen voorstellen, ofwel en Eg of en E^ tezamen met het koolstof atoom, waaraan ze gebonden zijn, een homocyclische groep met 3-6 koolstofatomen vormen, waarbij de twee substituenten, die geen ring vormen, de eerder genoemde beteke-10 nissen bezitten, ofwel E^ en Eg enerzijds en en B^ anderzijds tezamen met het koolstofatoom, waaraan ze gebonden zijn, een homocyclische groep met 3-6 koolstofatomen vormen, met het ken-m e r k, dat men een sulfon met formule 3 van het formuleblad, waarin Z een aromatische rest voorstelt en E^ en Eg de eerder ge-15 noemde betekenissen bezitten, bij lage temperatuur laat reageren met een sterke base in een polair oplosmiddel, dit resktiemengsel bij lage temperatuur laat reageren met een verbinding met formule 2 van het formuleblad, waarin Yf een groep GE of *€00Bf voorstelt, waarin E* een alkylgroep met 1-6 koolstofatomen voorstelt, en E^ en 20 E^ de eerder genoemde betekenissen bezitten, onder vorming van een verbinding met formule 4 van het formuleblad als tussenprodukt, deze verbinding met formule 4 ia kontakt brengt met een sterke base bij lage temperatuur in een polair oplosmiddel en na verhitting van het resktiemengsel de verbinding met formule 1A van het formuleblad, 25 waarin B^, Eg, E^, B^ en Y* de eerder genoemde betekenissen bezitten, verkrijgt en desgewenst de verbinding met formule 1A hydrolyseert in aanwezigheid van een basisch middel onder vorming van een verbinding met formule 1B van het formuleblad, waarin E^, Eg, en E^ de eerder genoemde betekenissen bezitten· 30 2, Werkwijze volgens conclusie 1,met het ken merk, dat men de als tussenprodukt gevormde verbinding met formule 4 niet isoleert·
3· Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men uitgaat van verbindingen met formule 2 en 3» waarin 35 de substituenten E^, Eg, E^ en E^ methylgroepen zijn· 8101526 ν· -8-
4· Werkwijze volgens conclusie 1-3» met het k e η -m e r k, dat de lage temperatuur, waarbij men het sulfon met formule 3 laat- reageren en waarbij men het reaktiemengsel laat reageren met de verbinding met formule 2, tussen ·*90 en 0°0 ligt# 5 5· Werkwijze volgens conclusie 1-4» met het ken merk, dat het polaire oplosmiddel, waarin men de verbinding met formule 2 en de verbinding met formule 3 laat reageren, gekozen wordt uit de groep van dimethylsulfoxyde, dimethoxyethaan, dimethylforma-mide, tetrahydrofuran, hexarnethylfosfortriamide, monocyclische aroma-10 tische koolwaterstoffen, cycloalkanen en mengsels van deze oplosmiddelen# 6. fë&wijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de sterke base, waarmee men de verbinding met formule 3 laat reageren, gekozen wordt uit de groep van alkalimetaalalkanolaten, i 15 alkalimetaalhydriden, alkalime taalamiden, aryl-lithiumverbindingen en alkyllithiumverbindingen, 7* Werkwijze volgens conclusie 1-6,met het kenmerk, dat men de verbinding 4 in kontakt brengt· met een sterke base, gekozen uit de groep van alkalimetaalalkanolaten, alk alime taal-20 hydriden, alkalimetaalamiden, aryl-lithiumverbindingen en alkyl-li-thiumverbindingen, bij een temperatuur tussen -JO en 0°0”in een polair oplosmiddel, gekozen uit de in conclusie 5 genoemde oplosmiddelen en mengsels daarvan# 8# Werkwijze volgens conclusie 1-7, met het ken-25 m e r k, dat het basische middel, dat toegepast wordt bij de hydrolyse van de verbinding met formule 1A, een alk alime taalhydroxyde is en men de hydrolyse van de verbinding met formule 1A uitvoert in een met water mengbaar oplosmiddel. 5# Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenm erk, 30 dat het met water mengbare oplosmiddel een alkanol is.
10. Als nieuwe industriële produkten de verbindingen met formule 4 van het formuleblad, waarin Eg, Ej, E^, Z en Y’ de in conclusie 1 genoemde betekenissen bezitten, en in het bijzonder me thyl-4-paratolylsulfonyl-4,3» 3-trimethylpentanoaat en 4-paratolyl-35 sulfonyl-4» 3» 3-trimethylpentaan-nitrilo 8101526 ——- 1 1 111 4·. R) H2 *1 B2 5 / \ } S /'V ï’ «XX .V—V V H (1) (la) R1 /R2 \ / fi» r' \A /v .X V-_λΧ % H 'h (lb) (2) Z \ y sv Z—’S0o—CH / \p Ns H / 2 r’ 2 3\ / / y-AH (3) A Xh (4) 8101526